《管棚超前支护技术在软弱围岩隧道施工中的应用》

管棚超前支护技术在软弱围岩隧道施工中的应用摘要：针对软弱围岩隧道的施工支护，分析了管棚先进支护技术在隧道施工中的应用，包括准备，测量与放样，钻孔安装，孔口密封，注浆等，应用监测测量，进展地质预报和其他方法可监控施工期间的围岩变化。研究表明，先进支护效果达到了预期目标，有效控制了围岩的位移。希望为管棚超前支护技术在隧道施工中的应用提供有益思路，进一步提高施工效率和质量。关键词：隧道施工；软弱围岩；管棚超前支护技术；地质预报0前言管棚是隧道施工中的高级支撑结构。在隧道衬砌拱圈的暗弧上钻了厚壁钢管并安装，可以起到临时和提前支撑的作用，防止土体塌陷。，地面下沉以确保后续施工作业的安全。管棚超前支护技术最初应用于软弱围岩的隧道开挖中，目前也应用于城市地下隧道的建设中。具有施工速度快，工期短，安全性高的特点，可以保护生态环境和地面建筑物。本文结合实践探讨管棚超前支护技术的应用[1]。1工程案例1.1工程概况某高速公路第一合同段有一个隧道工程。公路设计为双向四车道，设计速度为100km/h，设计负荷为一级公路。该隧道是一条两孔单向交通隧道。其中，左孔长度为644m，入口桩为ZK8+810，出口桩为ZK9+454；右孔长度为685m，入口桩号为K8+770，出口桩号为K9+455。主隧道净宽10.75m，净高5.0m，行车道3.75×2m，横宽0.5m+1m，养护路0.75m+1m。隧道内部设计成三心圆形弯曲的侧壁结构，其形式可满足建筑物边界，洞内路面，排水，装饰，通风，照明，防火等设施的空间要求。人行横道的净宽为2.0m，净高为2.5m；内部轮廓采用单中心圆形直侧壁结构[2]。1.2地质水文条件隧道工程的地质和水文条件如下：①地形：属于裸露的丘陵地貌，最大标高250.5m。②地层岩性：从新到旧依次为：第四纪全新世，板溪群和石英岩。③地质构造：野外调查表明存在平移断层和背斜[3]。④水文条件：地下水为基岩裂隙水，通过大气降水补给。通常，地下水贫乏。⑤地震动的峰值加速度为0.05g，相应的地震烈度为VI度。1.3软弱围岩的变形特征在隧道施工过程中，岩石和土壤是应力作用下的围岩。分析围岩稳定性的基础是围岩的变形。在隧道开挖和施工过程中，围岩的变形包括三个部分：一是隧道工作面的挤压变形；二是隧道面的挤压变形。另一种是围岩的沉降，形成沉降槽。第三是隧道周围的围岩会聚，如图1和图2所示[4]。图1掌子面挤出变形和地表沉降图2拱顶下沉和周边岩层收敛随着施工的进行，软弱围岩的变形将经历三个阶段：一是弹性变形。另一种是弹性变形+塑性变形；第三是塑性变形+蠕变变形。其中，当软弱围岩变形时，塑性变形占主导。如果围岩结构的稳定性差并且变形持续很长时间，则变形区域将继续扩大。只有做好辅助工作，才能保证施工安全。2管棚超前支护技术在隧道施工中的应用在该隧道工程中，由于开挖宽度大，难以在浅埋入洞段，IV，V弱段施工，必须采取有效的支护方案。先进的支护方案主要包括先进的管棚，先进的中管，先进的锚杆等。在施工期间，将建立一个28m长的管棚，以确保安全地进入隧道。长管棚的长度分别为3m和6m，材料为热轧无缝钢管，周向间距为50cm，并通过螺纹按钮连接。钢管位于衬砌的拱形处，平行于路面的中心线。为了保证钻孔和钻孔的稳定性，在暗隧道衬砌上设置了一个钢套拱，其长度为2m，厚度为60cm。为了提高钢管的刚度，在管道中填充了M30水泥砂浆。2.1准备工作根据隧道的实际情况，合理分配人力，设备和管棚材料，编制施工计划，实施安全技术公开。采用圆形施工方法，将封闭隧道的第一拱后面的面用作灌浆墙，为后续施工（例如放样和钻杆定位）提供参考[5]。2.2测量放样保持棚管与初始支撑面平行，计算每个棚管的位置，并在测量后标记位置。组织施工人员使用气动镐钻一个小孔，该小孔的深度为3厘米，直径与管道棚直径相同。当钻头与围岩接触时，可以减小振动幅度，并且可以确保孔位置的准确性。2.3钻孔安装使用C6钻机进行钻孔。首先，将钻机安装到位。调整操作参数后，根据放样点钻孔。在钻孔过程中，钻杆将在其自重的作用下发生偏转，这将导致管线的斜率发生偏差。钻进时有必要重新测量并纠正偏差。钻孔完成后，应及时安装棚管以防止孔塌陷，并预留注浆管和排气孔[6]。2.4孔口密封密封孔口时，向水泥砂浆中添加适量的速凝剂，并将砂浆进入孔口的深度控制在10-15cm之内。为了提高密封性能，可用喷浆加固。2.5选用水泥水玻璃二液灌浆。水灰比为0.8-1，灌浆压力为0.5-1MPa。灌浆操作将完成两次[7]。第一次灌浆后，灌浆将收缩。在第二次灌浆之后，请确保灌浆完全被棚管充满。在整个灌浆过程中应监控灌浆压力和灌浆量，并在灌浆压力达到设计值后完成灌浆。3施工中的监控量测和地质预报工作3.1监控量测通过现场监测和测量，我们可以了解开挖过程中围岩的动态变化，并确保支护结构和围岩的稳定性。（1）钢管安装位置与设计位置之间的径向误差小于20cm；钻孔方向与设计方向之间的偏差为1°，请使用测量工具进行确认。在钻井作业中，使用倾角仪测量钢管的偏斜度。如果偏差超过极限，应及时纠正，以免影响挖掘和支撑。（2）观察V和IV围岩段的表面变形。观察部分之间的间隔为20至30厘米，并且在开口的每一端至少有一个观察部分，以形成真实而完整的数据[8]。（3）在洞室开挖过程中，测量洞室周围的位移和变形，并在日常爆破施工后观察隧道面的地质和支护状态。（4）根据监测结果，调整围岩预留沉降的设计值，保证二次衬砌厚度，减少回填量。3.2超前地质预报超前地质预报方法是使用各种检测方法来预测开挖工作前几米至几百米的地质和水文状况，以便采取各种预防和施工措施。预测包括：（1）根据地质数据，预测地质条件变化对施工的影响。（2）隧道入口处可能有滑坡和塌方的岩石，浅埋区有裂缝或沉陷。分析对隧道稳定性和施工的影响[9]。（3）可能发生塌陷和滑动现象，预测位置，形式，规模和发展特征，并制定处理措施。（4）当隧道穿越不稳定的岩层和断层时，应预测隧道的具体位置，规模和发展特点，并提示施工部门改变流程或制定应急预案。（5）预测可能的水泥流涌入位置，并分析水泥涌流对施工的影响。（6）预测岩体破裂或原始裂缝扩大时造成的破坏。（7）在位移测量中，发现位移和变形的速度加快了，并预测了预测对隧道稳定性和施工的影响。（8）预测施工不当引起的围岩失稳的方式和后果，并制定改善措施。4超前支护成果分析棚超前支护技术施工完成后，现场检查结果如下：（1）仅少数钢管存在轻微的质量问题，导致断线；其余大部分钢管的施工质量均达到标准，固结强度达到12.5MPa，符合设计要求[10]。（2）测量了围岩下沉和周边收敛值，结果表明该位移随时间得到有效控制并逐渐趋于稳定。（3）借助监测测量和超前地质预报，保证了施工安全，加快了施工进度，提高了经济效益]。5结语综上所述，软弱围岩隧道施工中，管棚超前支护技术是一种常用的支护方案。本文结合实际案例，从准备工作、测量放样、钻孔安装、孔口密封、注浆五个方面，介绍了管棚支护技术要点，阐述了监控量测和地质预报方法。结果显示，固结强度满足设计要求，围岩下沉和位移量趋于稳定，提高了经济效益。参考文献吴承章,任鹏.管棚超前支护技术在天然气管道工程隧道施工中的应用[J].工程建设与设计,2019,000(013):243-244.阳超,王玉锁,张雪松,等.砂卵石地层暗挖隧道超前管棚支护技术研究[J].现代隧道技术,2019,v.56(S2):308-316.张延彬.管棚超前支护在隧道下穿城市快速路中的应用[J].太原城市职业技术学院学报,2018,000(001):160-162.马天刚.软岩隧道施工中的大管棚预注浆超前支护技术[J].四川建材,2019,45(02):126-128.吴哨兵.软岩隧道建设中大管棚预注浆超前支护的施工技术[J].城市周刊,2019,000(017):P.38-38.李继光.软弱围岩大断面隧道自进式管棚超前支护技术[J].石家庄铁路职业技术学院学报,2020(2):23-28.刘家全.大管棚预注浆超前支护技术在软岩隧道施工中的应用[J].建筑机械,2018,0